Confiscation efficace du bleu du Nil en phase liquide à l'aide d'un nouveau nanocomposite hybride synthétisé à partir de gomme guar

Jul 25, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 14656 (2022) Citer cet article

831 Accès

2 citations

3 Altmétrique

Détails des métriques

Ces derniers temps, les nanocomposites biopolymères-oxyde métallique ont acquis une importance capitale dans l’atténuation des substances toxiques pour l’environnement provenant de la phase aqueuse. Mais les nanocomposites biopolymères à base d’oxyde de lanthanide ont peu été évalués pour leur potentiel d’adsorption. Un nouvel adsorbant nanocomposite gomme guar-polyacrylamide/oxyde d'erbium (GG-PAAm/Er2O3 NC) a été synthétisé par copolymérisation de gomme guar (GG) et d'acrylamide (AAm) en utilisant le NN′-méthylènebisacrylamide comme agent de réticulation et Er2O3 comme agent de renforcement. L'efficacité d'adsorption du nanocomposite GG-PAAm/Er2O3 a été évaluée en utilisant le bleu du Nil (NB) comme colorant polluant modèle du système aquatique. L'adsorbant préparé a été caractérisé par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), analyse par diffraction des rayons X (XRD), analyse Brunauer – Emmett – Teller (BET), analyse thermogravimétrique, microscopie électronique à balayage-spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (SEM – EDX). ) et la microscopie électronique à transmission haute résolution (HRTEM). Les paramètres optimaux du procédé, notamment le dosage (0,8 g/L), le temps d'agitation (40 min), le pH initial de la solution (6) et la concentration initiale de NB (80 mg/L), ont été déterminés par une méthodologie par lots. Les données d'équilibre pour la confiscation du NB étaient mieux exprimées par le modèle isotherme de Langmuir, avec une efficacité d'adsorption maximale (Qm) de 225,88 mg NB/g démontrant l'adsorption activement monocouche sur une surface homogène de GG-PAAm/Er2O3 NC. La cinétique du processus de sorption du NB sur GG-PAAm/Er2O3 NC était fiable avec un modèle de pseudo-second ordre. Les paramètres thermodynamiques tels que ΔH° (15-17 kJ/mol) et ΔS° (0,079-0,087 kJ/mol/K), et − ΔG° (8,81-10,55 kJ/mol) pour le NB ont validé l'endothermie, un caractère aléatoire accru à l'interface GG-PAAm/Er2O3 – NB, ainsi que la spontanéité et la faisabilité du processus, respectivement. Le nanocomposite usé a été efficacement régénéré avec NaOH et a pu être réutilisé avec compétence pendant cinq essais, démontrant le potentiel élevé de réutilisation du nanocomposite. L'efficacité d'élimination louable et la grande réutilisabilité du GG-PAAm/Er2O3 NC en font un adsorbant hautement compétent pour les colorants cationiques, en particulier la diminution du NB des déchets aqueux.

Le contrôle de la détérioration environnementale des ressources aquatiques résultant du rejet amplifié d’effluents liquides dû au développement industriel rapide et à la croissance démographique mondiale est apparu comme l’une des tâches majeures des dernières décennies. De nombreuses industries telles que le textile, le cuir, la tannerie, la cosmétique, la peinture ou la plasturgie sont les principales sources de polluants colorés. L'utilisation massive de colorants synthétiques, qui sont pour la plupart peu dégradables et persistants dans l'environnement en raison de leurs structures moléculaires complexes, dans les industries textiles libère une énorme quantité d'eau chargée de colorants après les opérations de teinture et de finition. La libération de colorants non dépensés dans les organismes récepteurs non seulement détériore la qualité de l'eau, mais présente également des conséquences néfastes, notamment une altération de la photosynthèse des écosystèmes aquatiques et une influence cancérigène, mutagène ou tératogène sur le biote aquatique et les humains1,2,3. La plupart des colorants, par ingestion, sont responsables de plusieurs maladies comme des étourdissements, des vomissements, des tremblements, des nausées, des cyanoses et des ictères. Le contact direct peut entraîner des problèmes allergiques, une irritation de la peau et des brûlures oculaires pouvant endommager définitivement la cornée. En cas d'inhalation, ils peuvent entraîner des difficultés respiratoires, une transpiration abondante, des douleurs abdominales et une hypermotilité2. Au cours des dernières décennies, une grande attention a été portée à l'atténuation des contaminants colorés en vue de protéger la durabilité environnementale et de réduire les graves risques pour la santé associés aux colorants industriels4,5. Le bleu du Nil (NB) est un colorant azoïque largement utilisé pour la teinture dans les industries textiles. De nombreux problèmes de santé, notamment des irritations cutanées, des dermatites, des réactions allergiques oculaires et des maladies respiratoires, sont associés à sa présence dans l'eau6. Il peut provoquer de la somnolence, une stimulation du système digestif, des sensations de froid, une irritation de la bouche et de la gorge, des rougeurs et une sécheresse de la peau ainsi que des aberrations chromosomiques. Il est donc essentiel de décolorer efficacement les effluents contenant le dangereux bleu du Nil avant de les rejeter dans le système aquatique7.